Nguồn gốc phát sinh và độc tính của kim loại nặng

Một phần của tài liệu (Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, xác định mối quan hệ giữa hàm lượng một số kim loại nặng trong hến sông (Corbicula sp), trùng trục (Lanceolaria sp) và trầm tích sông Cầu (Trang 20 - 27)

Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.2. Tổng quan về trầm tích và sự tích lũy kim loại nặng trong trầm tích

1.2.3. Nguồn gốc phát sinh và độc tính của kim loại nặng

Trong số tất cả các chất gây ô nhiễm, KLN là một trong những tác nhân nguy hiểm nhất vì đây là những chất không phân hủy sinh học và tồn tại lâu trong môi trường. Chúng xâm nhập vào trong môi trường thông qua cả hai nguồn: tự nhiên và con người.

Nguồn tự nhiên:

Kim loại nặng phát hiện ở mọi nơi: Trong đá, đất và xâm nhập vào thủy vực qua các quá trình tự nhiên, phong hóa, xói mòn và rửa trôi.

Nguồn nhân tạo:

Sự gia tăng tích lũy KLN trong môi trường không chỉ từ các nguồn tự nhiên mà còn từ hoạt động công nghiệp của con người như: Việc đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch, việc sử dụng các vật liệu và các sản phẩm công nghiệp có thể chứa hàm lƣợng cao các nguyên tố kim loại độc hại,... Rất nhiều các kim loại này tích lũy trong đất, trong nước dẫn đến tạo ra sự nguy hiểm đối với động vật và thực vật [9].

Nguồn thải một số KLN của một số ngành công nghiệp phổ biến đƣợc thể hiện trong bảng 1.1.

Bảng 1.1. Nguồn phát sinh một số KLN của một số ngành công nghiệp phổ biến [4, 11]

STT Kim loại Nguồn phổ biến

1 Đồng (Cu) Ngành công nghiệp mạ điện, công nghiệp nhựa, luyện kim và công nghiệp khí thải.

2 Chì (Pb) Công nghiệp luyện kim, sản xuất pin, acquy, nhựa,…

3 Kẽm (Zn) Công nghiệp cao su, sơn, thuốc nhuộm, chất bảo quản gỗ và thuốc mỡ.

4 Cadimi (Cd)

Pin niken - cadimi, các ngành công nghiệp mạ điện, phân bón photphat, chất tẩy rửa, sản phẩm tinh chế dầu mỏ, bột sơn màu, thuốc trừ sâu, ống mạ kẽm, nhựa, polyvinyl và nhà máy lọc dầu.

5 Crom (Cr) Đƣợc sử dụng nhiều hơn trong các ngành công nghiệp luyện kim, từ quặng Cromic sau khi tinh chế và người ta dùng phản ứng nhiệt nhôm để điều chế Cr

b. Tính chất và độc tính của một số kim loại nặng

Ở nồng độ thấp một số KLN kích thích một số quá trình sinh học, nhƣng ở nồng độ cao vƣợt ngƣỡng cho phép thì trở nên độc hại. Không phân hủy sinh học, các kim loại này tích tụ ở các bậc dinh dƣỡng khác nhau thông qua chuỗi thức ăn và có thể gây ra các vấn đề sức khỏe con người. Ở người các kim loại này tích tụ trong mô sống và do đó gây nên sự nguy hiểm. Một số kim loại gây ra cảm giác khó chịu về thể chất, còn một số kim loại khác có thể gây ra bệnh đe dọa đến tính mạng, thiệt hại cho hệ thống của cơ thể sống, hoặc một số thiệt hại khác.

Độc tính của đồng (Cu):

Đồng là một nguyên tố thiết yếu đối với cơ thể động thực vật và con người.

Đối với cơ thể con người, đồng cần thiết cho các quá trình chuyến hóa sắt, lipit và rất cần thiết cho hoạt động của hệ thần kinh, hệ miễn dịch,... Tuy nhiên, khi cơ thể chúng ta tích tụ đồng với một lƣợng lớn sẽ gây nguy hiểm. Khi hàm lƣợng đồng trong cơ thể người từ 60 – 100 mg/kg thể trọng có thể gây ra tình trạng nôn mửa.

Khi hàm lƣợng là 10g/kg thể trọng có thể gây tử vong. Nồng độ đồng giới hạn trong nước uống đối với con người là 2 mg/lit.

Đồng cũng là một trong số kim loại có rất nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau nh: chế tạo dây dẫn điện, các hợp kim có độ chống mài mòn cao, chế tạo sơn, thuốc trừ sâu…

Ở pH lớn hơn 6 ion Cu2+ có thể kết tủa dưới dạng hidroxit, oxit, hidroxi- cacbonat. Đồng cũng tạo đƣợc phức rất bền với chất mùn. Đặc biệt trong môi trường khử Cu2+ rất dễ kết hợp với ion S2- để tạo kết tủa CuS rất bền. Chính vì vậy mà khả năng tích lũy sinh học của kim loại đồng trong trầm tích nhỏ và dạng tồn tại chủ yếu của đồng trong trầm tích là ở dạng cặn dƣ [22].

Trong tự nhiên, hàm lƣợng trung bình của đồng trong vỏ trái đất vào khoảng 50 ppm và chủ yếu tồn tại dưới dạng một số khoáng chất như: azurit (2CuCO3Cu(OH)2); malachit (CuCO3Cu(OH)2); các sulfua nhƣ: chalcopyrit (CuFeS2), bornit (Cu5FeS4), covellit (CuS), chalcocit (Cu2S) và các ôxít nhƣ cuprit (Cu2O),... Trong đó nhiều nhất là các quặng sunfua tương đối bền. Vì vậy khả năng rửa trôi của của kim loại đồng là tương đối nhỏ [9].

Nguồn tích lũy nhân tạo đồng vào trầm tích xuất phát chủ yếu từ các hoạt động sản xuất đặc biệt là từ các ngành công nghiệp luyện kim và mạ điện. Theo một số nghiên cứu, hàm lượng kim loại đồng trong nước thải của các nhà máy mạ điện có thể lên đến 200 ppm [4].

Độc tính của chì (Pb):

Chì là kim loại tồn tại phổ biến trong tất cả các môi trường, trong nhiều pha khác nhau và trong tất cả các hệ thống sinh học. Chì tồn tại ở dạng số oxi hóa +2. Ở pH cao, chì trở nên ít tan và khả năng tích lũy sinh học thấp do tạo phức với chất hữu cơ, liên kết với oxit và silica của sét và kết tủa dạng cacbonat và hidroxit.

Chì là một nguyên tố có độc tính cao với con người và động vật. Chì tác động lên hệ thống tổng hợp hem của hemoglobin do kìm hãm các enzim tham gia xúc tác

ở các giai đoạn khác nhau trong quá trình tổng hợp hem. Enzim Delta - aminolevulinic - dehydrotase (ALAD) bị kìm hãm khi nồng độ chì trong máu cao hơn 10àg/dl. Khi nồng độ chỡ trong mỏu cao hơn 50àg/dl sẽ gõy ra nguy cơ mắc triệu chứng thiếu máu, thiếu sắc tố da, màng hồng cầu kém bền vững. Với nồng độ chỡ cao hơn 80àg/dl trong mỏu gõy ra cỏc bệnh về nóo với cỏc biểu hiờn lõm sàng là: mất điều hòa, vận động khó khăn, giảm ý thức, ngơ ngác, hôn mê và co giật. Khi phục hồi thường kèm theo các di chứng như động kinh, đần độn và trong một vài trường hợp bị bệnh thần kinh về thị giác và mù. Ở trẻ em, tác động này xảy ra khi nồng độ chỡ trong mỏu là 70àg/dl. Ngoài ra, trẻ cũn bị triệu chứng hoạt động thỏi quá (năng động), thiếu tập trung và giảm nhẹ chỉ số IQ [9].

Chì thâm nhập vào cơ thể qua đường nước uống, thực phẩm, hô hấp. khả năng loại bỏ chì khỏi cơ thể rất chậm, chủ yếu qua đường nước tiểu. Chu kì bán đào thải của chì trong máu khoảng một tháng, trong xương khoảng 20 - 30 năm. Tiêu chuẩn của FAO (Food and Agriculture Organization) cho phép là 3 mg/tuần.

Ở nước ta, lượng bụi chì trung bình trong không khí đô thị và nông thôn khoảng 1 mg/m3 và 0,1 – 0,2 mg/m3, và con người phải hít vào tương ứng là 1,5 - 20 mg/ngày và 1,5 – 4,0 mg/ngày. Theo quy định của tổ chức sức khỏe thế giới (WHO) giới hạn bụi chì nơi làm việc phải nhỏ hơn 0,01 mg/m3không khí; còn ở khu dân cƣ thì phải nhỏ hơn 0,005 mg/m3. Tuy nhiên, bụi chì trong khu vực sản xuất công nghiệp cao hơn nhiều lần cho phép. Dọc các trục lộ giao thông, dù giờ đây không dùng xăng pha chì nữa nhƣng lƣợng bụi chì cũng không giảm đáng kể [9].

Chì có trong nước thải của các cơ sở sản xuất pin, acquy, luyện kim, hóa dầu.

Hoặc đưa vào môi trường nước từ nguồn không khí bị ô nhiễm do khí thải giao thông. Chì có khả năng tích lũy trong cơ thể, gây độc thần kinh, gây chết nếu bị nhiễm độc nặng. Chì cũng rất độc đối với động vật thủy sinh.

Chì đặc biệt độc hại đối với não và thận, cơ quan sinh sản và hệ thống tim mạch của con người. khi bị nhiễm độc chì sẽ ảnh hưởng có hại tới chức năng của trí óc, thận, gây vô sinh, sẩy thai và tăng huyết áp. Đặc biệt chì là mối nguy hại đối với trẻ em. Một số kết quả nghiên cứu cho thấy nhiễm độc chì làm giảm mạnh chỉ số thụng minh (IQ) của trẻ em ở tuổi đi học. Một số đỏnh giỏ cho thấy cứ 10àg/dl tăng về chì trong máu sẽ gây ra mức giảm từ 1 đến 5 điểm IQ đối với trẻ em bị nhiễm

chì. Nhiễm chì làm cho hệ thần kinh luôn căng thẳng và mất tập trung chú ý ở trẻ em từ 7 - 11 tuổi. ở tuổi trung niên, nhiễm độc chì sẽ làm cho huyết áp tăng gây nhiều rủi ro về bệnh tim mạch [5].

Độc tính của kẽm (Zn):

Trong vỏ trái đất hàm lƣợng kim loại kẽm vào khoảng 75 ppm. Sphalerit (ZnS) là loại quặng kẽm quan trọng nhất. Nguồn tích lũy kẽm trong trầm tích ngoài nguồn tự nhiên còn phải kể đến một nguồn rất quan trọng là các nước thải từ các nhà máy luyện kim và mạ điện và khai khoáng. Hàm lƣợng kẽm trung bình trong đất và đá thông thường gia tăng theo thứ tự: cát (10-30 mg/kg), đá granic (50 mg/kg), sét (95 mg/kg), và bazan (100 mg/kg). Theo Murray, hàm lƣợng kẽm hiện diện tự nhiên trong đất 17-125 ppm.

Trong hoạt động công nghiệp, nông nghiệp kim loại kẽm có rất nhiều ứng dụng, do đó có rất nhiều nguồn làm tăng hàm lƣợng kẽm nhƣ: Khai thác quặng mỏ, luyện kim, mỗi năm trên thế giới có khoảng 1-3 triệu tấn kẽm từ các hoạt động này đi vào môi trường đất; Sử dụng phân bón hoá học cũng là một trong những nguyên nhân làm gia tăng hàm lượng kẽm trong môi trường. Lượng kẽm đi vào môi trường đất hàng năm từ việc sử dụng phân bón trên thế giới khoảng 260–1100 tấn; Ngoài ra nguồn đáng kể kẽm đi vào môi trường đất hàng năm trên thế giới khoảng 640–1914

× 103 tấn từ những chất thải có chứa kẽm nhƣ chất thải động vật, chất thải nông nghiệp, phân bón, bùn thải cống rãnh, bụi than, nông dƣợc [40].

Kẽm là một nguyên tố vi lượng rất cần thiết đối với con người và động thực vật. Kẽm cần thiết cho thị lực, giúp cơ thể chống lại bệnh tật, chống nhiễm trùng và cần thiết cho các hoạt động sinh dục và sinh sản... Tuy nhiên khi hàm lƣợng kẽm trong cơ thể lớn quá có thể tạo ra các tác dụng ngƣợc lại gây ra các bệnh nhƣ ngộ độc thần kinh, và hệ miễn nhiễm. Hấp thụ nhiều kẽm có thể gây nôn, tổn hại thận, lách làm giảm khả năng hấp thu đồng và gây bệnh thiếu máu liên quan đến sự thiếu hụt đồng. Hấp thụ kẽm trong khẩu phần ăn hàng ngày > 1000 mg gây nôn, sốt, tổn hại thận và lách, từ 200-500 mg/ngày gây xáo trộn dạ dày, buồn nôn, hoa mắt. Hấp thụ kẽm lớn hơn 100 mg/ngày gây giảm sự hấp thụ đồng [30].

Độc tính của Cadimi (Cd):

Cadimi cũng là một kim loại có nhiều ứng dụng trong công nghiệp. Một số ứng dụng chính của cadimi là chế tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp, sử dụng

trong mạ điện, chế tạo vật liệu bán dẫn, chất tạo màu,... Tuy nhiên cadimi lại là kim loại rất độc hại đối với cơ thể người ngay cả ở nồng độ rất thấp bởi vì cadimi có khả năng tích lũy sinh học rất cao. Khi xâm nhập vào cơ thể nó can thiệp vào các quá trình sinh học, các enzim liên quan đến kẽm, magie và canxi, gây tổn thương đến gan, thận, gây nên bệnh loãng xương và bệnh ung thư.

Trong tự nhiên, hàm lƣợng Cd trung bình khoảng 0,1 ppm. Quặng cadimi rất hiếm và chủ yếu tồn tại ở dạng CdS có lẫn trong quặng một số kim loại nhƣ Zn, Cu, Pb [9, 30].

Trong trầm tích sông ngòi, hàm lƣợng cadimi có thể cao hơn nhiều lên đến 9 ppm. Nguồn phát thải ô nhiễm Cd đối với trầm tích sông ngòi chủ yếu là nguồn nhân tạo, xuất phát từ nước thải từ các ngành công nghiệp dựa trên một số ứng dụng của Cd nhƣ: lớp mạ bảo vệ thép, chất ổn định trong PVC, chất tạo màu trong plastic và thủy tinh, và trong hợp phần của nhiều hợp kim.

Cadimi là nguyên tố rất độc. Giới hạn tối đa cho phép của Cadimi nhƣ sau:

Trong nước: 0,01 mg/l; Trong không khí: 0,001 mg/m3; Trong thực phẩm: 0,001- 0,5 mg/kg.

Nhiễm độc cấp tính Cd có các triệu chứng giống nhƣ cúm, sốt, đau đầu, đau khắp mình mẩy. Nhiễm độc mãn tính Cd gây ung thƣ phổi, ung thƣ tuyến tiền liệt.

EU đã đưa ra giới hạn trên của Cd là 1,0 mg/kg trọng lượng tươi trai, hến,… loại dùng làm thực phẩm cho người [7].

Sự cố nhiễm độc cadimi xảy ra ở tỉnh Toyama (Nhật Bản) vào những năm 1940 do hoạt động khai khoáng làm ô nhiễm cadimi trên sông Jinzu và các phụ lưu đã làm cho hàng trăm người dân sống trong khu vực bị mắc bệnh do nhiễm độc cadmi có tên gọi là bệnh “itai - itai”. Hầu hết nạn nhân đều bị tổn thương thận và loãng xương và nhiều người dã chết. Vụ nhiễm độc ở Toyama được xem là vụ nhiễm độc cadimi nghiêm trọng nhất từ trước đến nay. Năm 1953 ở Nhật Bản, một nhà máy sản xuất hóa chất đã thải metyl thủy ngân ra vịnh Minamata, thông qua con đường thực phẩm đã gây ra các triệu chứng bệnh thần kinh và biết đến như là bệnh

“Minamata”. Ở dạng muối vô cơ, thủy ngân đã gây nên các rối loạn thần kinh cho công nhân làm mũ nón trong ngành công nghiệp làm mũ của Hà Lan [4].

Độc tính của Crom (Cr):

Crom kim loại và các hợp chất crom (III) thông thường không được coi là nguy hiểm cho sức khỏe, nhƣng các hợp chất crom hóa trị sáu (crom VI) lại là độc hại nếu nuốt/hít phải. Liều tử vong của các hợp chất crom (VI) độc hại là khoảng nửa thìa trà vật liệu. Phần lớn các hợp chất crom (VI) gây kích thích mắt, da và màng nhầy, có thể gây bệnh đối với những người có cơ địa dị ứng.Crom(VI) có trong thành phần của xi măng Porland có thể gây bệnh dị ứng xi măng với những người có cơ địa dị ứng hoặc có thời gian tiếp xúc qua da thường xuyên và đủ lâu với xi măng.Phơi nhiễm kinh niên trước các hợp chất crom (VI) có thể gây ra tổn thương mắt vĩnh viễn, nếu không được xử lý đúng cách. Crom (VI) được công nhận là tác nhân gây ung thư ở người.

Tổ chức y tế thế giới (WHO) khuyến cáo hàm lƣợng cho phép tối đa của crom (VI) trong nước uống là 0,05 miligam trên một lít [40].

Do các hợp chất của crom đã từng đƣợc sử dụng trong thuốc nhuộm và sơn cũng như trong thuộc da, nên các hợp chất này thông thường hay được tìm thấy trong đất vànước ngầmtại các khu vực công nghiệp đã bị bỏ hoang.

Các loại sơn lót chứa crom hóa trị 6 vẫn còn đƣợc sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng sửa chữa lại tàu vũ trụ và ô tô.

Tổng hợp một số độc tính và nguồn phát sinh của một số kim loại đƣợc nghiên cứu trong luận văn đƣợc trình bày ở bảng 1.2 nhƣ sau .

Bảng 1.2. Tổng hợp một số độc tính của kim loại nặng

Kim loại Độc tính Hàm lƣợng trung bình trong tự nhiên

Cu Nồng độ Cu > 250 àg/g đến 300 àg/g trong huyết thanh gõy ra bệnh rối loạn trao đổi chất đồng).

Ăn phải lƣợng lớn có thể gây ra hoại tử gan và chết

Nồng độ 0,001 - 0,1àg/L trong nước ngọt ô nhiễm,

Trong nước biển: 0,03 - 0,6 àg/L Pb Gây bệnh thiếu máu, bệnh về hệ

tiêu hóa, hệ thần kinh, bệnh tim mạch và ảnh hưởng đến quá trình sinh sản

Gây ảnh hưởng đến sự phát triển trí tuệ và hành vi ở trẻ em

Nồng độ trung bình trong nước sụng trờn thế giới là 0,08 àg/l.

Trong nước biển 0,002 àg /l

Zn Gây ra các bệnh nhƣ ngộ độc thần kinh, và hệ miễn nhiễm. Hấp thụ nhiều kẽm có thể gây nôn, tổn hại thận, lách làm giảm khả năng hấp

Nồng độ trung bình trong nước sụng trờn thế giới là 0,08 àg/l.

Trong nước biển 0,02 àg /l

Kim loại Độc tính Hàm lƣợng trung bình trong tự nhiên

thu đồng và gây bệnh thiếu máu liên quan đến sự thiếu hụt đồng.

Hấp thụ kẽm lớn hơn 100 mg/ngày gây giảm sự hấp thụ đồng

Cd Nhiễm độc cấp tính buồn nôn, nôn mửa, đau bụng, viêm dạ dày, ruột, co cơ thƣợng vị, đôi khi nôn ra máu và tiêu chảy

Nhiễm độc mãn tính: gây các bệnh phổi bế tắc mãn, bệnh khí thũng và bệnh ống thận mãn hoặc các ảnh hưởng đến hệ tim mạch, xương và gây bệnh ung thƣ

Nồng độ trung bình trong nước sụng trờn thế giới là 0,08 àg/l.

Trong nước biển là 0,079 àg/l

Cr Liên kết với các nhóm hoạt SH trong enzym làm mất hoạt tính của enzym gây ra rất nhiều bệnh đối với con người

Là chất gây ung thƣ

Nồng độ trung bình trong nước sụng trờn thế giới là 0,7 àg/l Trong nước biển là 0,21 àg/l Trong thạch quyển: 69 àg/g

Một phần của tài liệu (Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu, xác định mối quan hệ giữa hàm lượng một số kim loại nặng trong hến sông (Corbicula sp), trùng trục (Lanceolaria sp) và trầm tích sông Cầu (Trang 20 - 27)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(89 trang)